CN105270441A - 基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，被测轨道区间包括若干调谐区，每个调谐区包括本轨道区段发送调谐单元、空心线圈、下一个相邻轨道区段的接收调谐单元；每个发送/接收调谐单元设置有一个监测单元分机；监测单元分机包括依次连接的采集监督模块、高速电力载波通信模块；每个发送/接收调谐单元的监测单元分机通过高速电力载波通信向集中管理机实时传输被测对象的采样数据，集中管理机分别连接信号集中监测系统和操作终端。本系统对调谐匹配单元钢包铜线的电流逐根进行实时采集，目的是为了能够检测钢包铜线安装的可靠性。系统能够及时发现钢包铜线接触不良甚至断线等故障。
Description
技术领域
本发明涉及铁路监测设备技术领域，特别涉及高速电力载波通信以及轨道电路综合监测系统。
背景技术
移频轨道电路是铁路信号设备的重要组成部分，也是影响铁路运输安全的关键设备之一。移频轨道电路室外设备由于数量多、分布范围广，且远离信号工区，对其进行巡检巡视要花费大量时间用在路途上，一旦发生设备故障，往往处理时间比较长，导致故障延时较长，对运输效率影响很大。
目前已上道使用的移频轨道电路室外监测系统的数据通信方式大多采用RS485数据总线或CAN数据总线。上述数据通信方式均需单独使用一对电缆芯线作为传输介质，外加供电线路整个系统总共需要两对电缆芯线。在已建成的既有铁路推广过程中极易遇到备用电缆数不足的情况。如果采用重新敷设电缆的方案则会极大的推高建设成本，不利于系统的推广。即便没有遇到备用电缆数不足的情况，RS485数据总线和CAN数据总线在该种长距离通信应用的通信速率也最高不超过9600bps，系统的数据吞吐量低从而使得系统数据的实时性低。在当今逐步推广智能诊断的趋势下，过少的数据无法使得系统无法确切诊断移频轨道电路的工作状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，可实时监测移频轨道电路的运用状态，它能够为移频轨道电路设备实施状态修提供实时、详细、必要和准确的设备状态数据，为实现移频轨道电路室外设备状态的智能诊断给出有力的支撑，能有效预防设备故障的发生。一旦发生设备故障，也可实现故障点快速定位、及时维修、缩短故障延时，并能有效降低信号工的劳动强度，提高其工作效率。
为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：
基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，被测轨道区间包括若干调谐区，每个调谐区包括本轨道区段发送调谐单元、空心线圈、下一个相邻轨道区段的接收调谐单元；
每个发送/接收调谐单元设置有一个监测单元分机；监测单元分机包括依次连接的采集监督模块、高速电力载波通信模块；
采集监督模块实现对移频轨道电路室外轨旁设备的电压值、电流值、50Hz牵引回流干扰电压值的采集；同时承担载频、低频信息的解码计算，极阻抗、零阻抗的矢量计算。
高速电力载波通信模块的通信速率为200Mbps，点对点最长通信距离为1.5km，在一个高速电力载波通信网络中最大可实现16级中继；
每个发送/接收调谐单元的监测单元分机通过高速电力载波通信向集中管理机实时传输被测对象的采样数据，集中管理机分别连接信号集中监测系统和操作终端。
有益效果，本系统对调谐匹配单元钢包铜线的电流逐根进行实时采集，目的是为了能够检测钢包铜线安装的可靠性。系统能够及时发现钢包铜线接触不良甚至断线等故障。对轨面电压值，电缆侧电压进行实时采集，能够对设备运行中轨面电压和电缆侧电压的变化提供数据支撑。对调谐匹配单元的极阻抗、零阻抗进行了矢量计算。能够充分展示调谐匹配单元的工况。与信号集中监测系统实行无缝连接，共用信号集中监测系统的网络通道从而达到了节约资源的目的。提供准确的预警信息和报警信息。与信号集中监测系统相结合，实现了轨道电路设备的闭环检测，为状态修提供了可靠的数据支撑，对故障点能进行较为准确的定位。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明所述的基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统的结构原理示意图。
图2为本发明所述的基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统的室外数据采样点及测试对象结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看图1，每个监测单元分机通过一对贯通线连接。连接方式可以是1对N的方式或M对N方式。采用ARM﹑DSP及高速电力载波通信等技术，为铁路移频轨道电路综合监测系统的室外数据采集终端硬件的开发提供良好的处理器平台，为电特性的采集与计算提供可靠的理论依据，为实时数据传输提供可靠的技术保障。被测对象结构包括匹配部分和调谐部分，一个调谐区包括本轨道区段发送调谐单元(TAD+BA)，空心线圈(SVA)和下一个相邻轨道区段的接收调谐单元(TAD+BA)。每一个调谐区的发送调谐单元和接收调谐单元在调谐区都存在一个极阻抗和一个零阻抗。极阻抗和零阻抗是反应轨道区段性能的重要参数。因此对极阻抗和零阻抗的测量是很有意义的。铁路移频轨道电路综合监测系统在每个发送/接收调谐单元(TAD+BA)放置一个监测单元分机，包括采集监督模块(WSM-S)和高速电力载波通信模块(WSM-PLC)。
采集监督模块(WSM-S)的作用是实现移频轨道电路室外轨旁设备的电压值、电流值、50Hz牵引回流干扰电压值的采集；同时承担载频、低频信息的解码计算，极阻抗、零阻抗的矢量计算。采集监督模块采用ARM芯片（AdvancedRISCMachines,即可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM公司自成立以来,一直以IP(IntelligenceProperty)提供者的身份向各大半导体制造商出售知识产权,而自己从不介入芯片的生产销售,加上其设计的芯核具有功耗低、成本低等显著优点,因此获得众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持,在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功,已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多家,国内中兴通讯和华为通讯等公司也已经购买ARM公司的芯核用于通讯专用芯片的设计。ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强﹑16位/32位双指令集和众多合作伙伴。），通过编制软件实现通信调制﹑解调及完成电压﹑电流﹑频率等量的测量，并将测试数据传送给高速电力载波通信模块(WSM-PLC)等功能。
高速电力载波通信模块(WSM-PLC)与采集监督模块(WSM-S)连接，其作用一是接收来自室内集中管理机的指令将采集监督模块(WSM-S)的监测数据及时上传到室内集中管理机，二是作为下一个调谐区的通信中继单元把室内集中管理机的指令转发给下一个调谐区，起到中继转发的作用。高速电力载波通信模块(WSM-PLC)采用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)即正交频分复用技术，OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM技术是HPA联盟(HomePlugPowerlineAlliance)工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
集中管理机通过贯通线和每个发送/接收调谐单元(TAD+BA)的监测分机连接，提供所需的电源。集中管理机负责对监测单元分机进行管理和通信，通过高速电力载波通信采用轮询的方式巡呼每个监测单元分机，被叫监测单元分机应答，将接收到的监测单元分机的监测信息和数据进行存储分析处理，进行图表和曲线显示，与集中管理机设置好的上下限进行比较对超限参数进行报警，并根据需要将数据上传给原有的集中监测或终端。
参看图2，本发明对铁路区间轨道电路综合监测系统的室外数据采集终端对移频区间轨道电路室外设备(包括调谐单元﹑匹配单元﹑调谐匹配单元﹑钢包铜线以及信号电缆等)全方位动态电特性监测。图中，V3V1是电流采样点；U3U1是钢包铜线电流和轨面电压采样点；E2E1是电缆侧电压和电流采样点。
Claims (4)
1.基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，其特征是，被测轨道区间包括若干调谐区，每个调谐区包括本轨道区段发送调谐单元、空心线圈、下一个相邻轨道区段的接收调谐单元；
每个发送/接收调谐单元设置有一个监测单元分机；监测单元分机包括依次连接的采集监督模块、高速电力载波通信模块。
2.根据权利要求1所述的基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，其特征是，所述采集监督模块是对移频轨道电路室外轨旁设备的电压值、电流值、50Hz牵引回流干扰电压值的采集；同时承担载频、低频信息的解码计算，极阻抗、零阻抗的矢量计算。
3.根据权利要求1所述的基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，其特征是，所述高速电力载波通信模块的通信速率为200Mbps，点对点最长通信距离为1.5km，在一个高速电力载波通信网络中最大可实现16级中继。
4.根据权利要求1所述的基于高速电力载波通信的移频轨道电路综合监测系统，其特征是，每个发送/接收调谐单元的监测单元分机通过高速电力载波通信向集中管理机实时传输被测对象的采样数据，集中管理机分别连接信号集中监测系统和操作终端。
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